2.1植物细胞工程教学设计-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

课题

第2章 第1节 植物细胞工程（3-4个课时）

时间

教材分析

第2章《细胞工程》包括三小节内容:《植物细胞工程》《动物细胞工程》和《胚胎工程》。内容的安排更合理，如将胚胎干细胞的内容移到动物细胞培养之后，原来的胚胎工程精简为一节，简化了精子和卵子发生的过程、卵母细胞和精子的采集和获能过程及早期胚胎培养过程，更强化了胚胎工程技术的应用。

第1节《植物细胞工程》包括两部分的内容:植物细胞工程的基本技术和植物细胞工程的应用。先是在细胞的全能性的基础上简单介绍了植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术，并安排了探究实践活动--菊花的组织培养;植物细胞工程的应用则是介绍了植物细胞工程在植物繁殖的新途径、作物新品种的培育和细胞产物的工厂化生产这三部分的应用。

学情分析

教学目标

1.概述植物组织培养和植物体细胞杂交技术的原理和过程。（科学思维）

2.举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率。（社会责任）

3.尝试进行植物组织培养。（生命观念、科学探究）

教学重难点

1.教学重点

(1)植物组织培养的原理和过程。

(2)植物体细胞杂交技术的原理。

(3)植物细胞工程应用的实例。

2.教学难点

植物组织培养的实验。

教学内容及流程

学习任务

教学过程

备注

新课导入

【教师讲述】植物细胞工程和动物细胞工程的发展重要历程。

·细胞工程定义：是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学的原理和方法，通过细胞水平、细胞器水平或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。根据操作对象的不同，可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。

利用适当的语言设置情境，多媒体和模式图等吸引学生的注意力，激发学生探究的动力。用生动形象诙谐的语言，让学生带着好奇心进入课堂。

植物细胞工程的基本技术——植物组织培养

（一）植物组织培养

1、概念：是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。

2、原理：植物细胞的全能性

细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能，即细胞具有全能性。但是，在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性，这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达。

体现全能性的标志

细胞→ 完整个体或其他各种细胞

实例：胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株；受精卵发育成个体（动植物）；蜜蜂受精卵发育成工蜂，卵细胞发育成雄蜂；用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株。

不体现全能性的实例：芽原基只能发育为芽，叶原基只能发育为叶。

3、流程图

相关概念

引出对全能性概念的全面理解，为下面探讨植物组织培养和植物体细胞杂交的学习提供理论基础。

(1) 外植体：用于植物组织培养的离体的植物器官、组织或细胞。

(2) 细胞分化：个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和功能上出现稳定性差异的过程。

(3) 脱分化：已经分化的细胞，经过诱导，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。

(4) 愈伤组织：排列疏松、无规则，高度液泡化、不定形的薄壁组织团块（见光后愈伤组织变为绿色）。

(5) 再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化出根或芽等器官的过程。

(6) 胚状体：离体培养条件下，没有经过受精过程，但是经过了胚胎发育过程所形成的胚状类似物，因而统称为体细胞胚或胚状体。

(7) 直接发生途径：外植体不经过愈伤组织阶段，直接分化出胚状体、丛芽或根。

4、案例：菊花的组织培养

（1）材料的选取

同一种植物材料，材料的年龄、保存时间的长短等也会影响实验结果。菊花的组织培养一般选择未开花植株茎上部新萌生的侧枝。

（2）常用的培养基及成分

常用的培养基是MS 培养基，主要成分包括：

①大量元素：N、P、S、K、Ca、Mg 等。

②微量元素：B、Mn、Cl、Zn、Fe、Mo、I、Co 等。

③有机物：甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、以及蔗糖（葡萄糖 / 蔗糖）等。

④植物激素：生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、